CN111970762B - 一种频谱分配方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种频谱分配方法、装置及电子设备，涉及无线通信技术领域。该方法包括当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定当前时隙内的目标频谱分配方案；控制基站按照目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道分配频谱。与现有技术相比，应用本发明实施例提供的方案，可以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

Description

一种频谱分配方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种频谱分配方法、装置及电子设备。

背景技术

当前，随着无线通信技术的不断发展，5G网络(5th generation wirelesssystems，第五代移动通信网络)正在被逐渐地应用到越来越多的领域中。例如，远程医疗、物联网、智慧城市、智能家居、智能物流等。

国际标准化组织3GPP(3rd Generation Partnership Project)定义了5G网络的三大应用场景：eMBB(Enhance Mobile Broadband，增强移动宽带)应用场景、Mmtc(MassiveMachine Type Communication，大规模机器通信)应用场景和URLLC(Ultra-reliable andLow Latency Communications，高可靠和低时延通信)应用场景。

其中，URLLC场景由于具有高可靠和低时延的特点，因此，常常被应用到自动驾驶、远程医疗等对数据传输的可靠性和延迟具有较高要求的领域中。

当前，关于URLLC场景的研究通常更加关注于如何构建一个用于应用URLLC场景的5G网络，从而，使得构建后的5G网络中的频谱资源在组网之初可以自由分配，而忽视了如何利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景的高可靠和低时延的要求。

基于此，当前亟需一种频谱分配方法，以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种频谱分配方法、装置及电子设备，以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种频谱分配方法，所述方法包括：

当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案。

控制所述基站按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述远端数据中心发送所获取到的数据包。

第二方面，本发明实施例提供了一种频谱分配装置，所述装置包括：

信息获取模块，用于当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

方案确定模块，用于基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案。

频谱分配模块，用于控制所述基站按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述预设数据中心发送所获取到的数据包。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面提供的任一频谱分配方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的任一频谱分配方法的步骤。

第五方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面提供的任一频谱分配方法的步骤。

本发明实施例有益效果：

应用本发明实施例提供的方案，在数据传输过程时，可以首先预设各个数据采集设备每次发起数据传输的时隙，从而，在进入每个时隙时，便可以获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益。进而，便可以基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定目标频谱分配方案。这样，在确定出上述目标频谱分配方案中，便可以控制基站按照所述该目标频谱分配方案，将现有的频谱资源分配给每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道，以使基站可以获取每一数据采集设备的待传输数据包并向预设的远端数据中心发送所获取到的数据包，从而，完成该时隙内的数据传输。

其中，由于在确定上述目标频谱分配方案时，利用了预设的前传过程约束，因此，可以保证数据包前传过程中的时延和可靠性，即可以保证各个数据采集设备与基站之间的无线链路的时延和可靠性。并且，由于为基站的后传信道分配的频谱可以影响该后传信道的容量，从而，可以进一步影响数据包在基站的数据包缓存队列中的时延和可靠性，因此，在确定上述目标频谱分配方案时，还进一步利用了预设的排队过程约束，从而，可以保证数据包排队过程中的时延和可靠性，即可以保证基站与预设的远端数据中心之间的无线链路的基站与预设的远端数据中心之间的无线链路。

基于此，由于前传过程和排队过程的时延和可靠性均可以得到保证，从而，所得到的目标频谱分配方案可以在利用现有的频谱资源的情况下，保证数据包的前传过程和排队过程的时延和可靠性。这样，便可以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

并且，进一步的，由于可以同时保证前传过程和排队过程的时延和可靠性，因此，可以实现端到端数据传输过程的全局优化，从而，减少数据传输过程中所利用的频谱资源，以降低通信成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种数据传输网络的场景示意图；

图2为本发明实施例提供的一种频谱分配方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种频谱分配装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当前，关于URLLC场景的研究通常更加关注于如何构建一个用于应用URLLC场景的5G网络，从而，使得构建后的5G网络中的频谱资源在组网之初可以自由分配，而忽视了如何利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景的高可靠和低时延的要求。基于此，当前亟需一种频谱分配方法，以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种频谱分配方案。

其中，本发明实施例提供的一种频谱分配方案可以适用于任一需要进行数据传输的现有的数据传输网络，并且，数据传输网络中可以至少包括：至少一个数据采集设备、基站和预设的远端数据中心。

其中，各个数据采集设备位于某个指定区域内，用于采集待传输的数据，并利用所采集到的待传输的数据构建待传输数据包。需要说明的是，各个数据采集设备所采集的数据可以为：图像、声音、电磁信号等各种信息的数据，对此，本发明实施例不对各个数据采集设备的类型和所采集的待传输数据的类型进行限定。

需要说明的是，各个数据采集设备所位于的指定区域可以称为小区，且该小区的覆盖范围可以为任一几何形状，例如，圆形、矩形等。

可选的，各个数据采集设备可以均匀分布在指定区域中。

可选的，每一数据采集设备可以配备单根天线。

各个数据采集设备可以将自身的待传输数据包通过前传信道，发送至基站。其中，由于基站中维持有一个数据包缓存队列，则各个数据采集设备发送的待传输数据包被发送至该数据包缓存队列中。进而，当该待传输数据包移动至数据包缓存队列的首位时，基站便可以通过后传信道将该待传输数据包，发送至预设的远端数据中心。

可选的，基站可以配备有N_t根天线。

可选的，基站可以位于各个数据采集设备所在的指定区域内的中心。

远端数据中心在接收到该待传输数据包后，便可以对该数据包进行解析得到数据，从而，远端数据中心便可以进一步对所解析得到的数据进行数据分析等操作。对此，本发明实施例不对远端数据中心的类型和远端数据中心的数据处理过程进行具体限定。

可选的，远端数据中心可以配备单根天线。

可选的，远端数据中信可以位于各个数据采集设备所在的指定区域外。其中，本发明实施例不对远端数据中心与上述指定区域的距离进行具体限定。

需要说明的是，基站在接收各个数据采集设备发送的待传输数据包，以及向远端数据中心发送接收到的待传输数据包时，基站需要为每个数据采集设备的前传信道和基站自身的后传信道分配频谱，从而，各个数据采集设备可以按照基站所分配的频谱向基站的数据包缓存队列发送待传输数据包，并且，基站可以按照所分配的频谱向远端数据中心发送接收到的待传输数据包。

其中，各个数据采集设备和远端数据中心均可以通过频分多址接入的方式接入基站。

例如，如图1所示，为一种数据传输网络的场景示意图。其中，D₁,…,D_n,…D_k分别为一数据采集设备，则该数据传输网络包括k个数据采集设备；BS为Base Station的缩写，表示基站；D_des为预设的远端数据中心，带箭头的实线表示各个数据采集设备与基站之间的前传信道的链路，简称前传链路，带箭头的虚线表示基站与云端数据中心之间的后传信道的链路，简称后传链路。

可以理解的，由于带宽和在数据包缓存队列中进行等待等原因，上述各个数据采集设备的前传信道存在时延和不可靠性，并且，上述待传输数据包在基站的数据包缓存队列中的排队过程中同样存在时延和不可靠性。基于此，为了实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延，便可以利用本发明实施例提供的一种频谱分配方法，为每个数据采集设备的前传信道和基站自身的后传信道分配频谱。

此外，本发明实施例提供的一种频谱分配方法可以应用于现有的数据传输网络中的控制设备，并且，该控制设备可以安装在基站内，也可以是部署在基站外的一独立设备。进一步的，该控制设备可以是任一类型的电子设备，例如，微型计算机、单片机等。对此，本发明实施例不对控制设备的安装位置和设备类型进行限定。

其中，本发明实施例提供的一种频谱分配方法，可以包括如下步骤：

当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案。

控制所述基站，按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述远端数据中心发送所获取到的数据包。

以上可见，应用本发明实施例提供的方案，在数据传输过程时，可以首先预设各个数据采集设备每次发起数据传输的时隙，从而，在进入每个时隙时，便可以获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益。进而，便可以基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定目标频谱分配方案。这样，在确定出上述目标频谱分配方案中，便可以控制基站按照所述该目标频谱分配方案，将现有的频谱资源分配给每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道，以使基站可以获取每一数据采集设备的待传输数据包并向预设的远端数据中心发送所获取到的数据包，从而，完成该时隙内的数据传输。

其中，由于在确定上述目标频谱分配方案时，利用了预设的前传过程约束，因此，可以保证数据包前传过程中的时延和可靠性，即可以保证各个数据采集设备与基站之间的无线链路的时延和可靠性。并且，由于为基站的后传信道分配的频谱可以影响该后传信道的容量，从而，可以进一步影响数据包在基站的数据包缓存队列中的时延和可靠性，因此，在确定上述目标频谱分配方案时，还进一步利用了预设的排队过程约束，从而，可以保证数据包排队过程中的时延和可靠性，即可以保证基站与预设的远端数据中心之间的无线链路的基站与预设的远端数据中心之间的无线链路。

基于此，由于前传过程和排队过程的时延和可靠性均可以得到保证，从而，所得到的目标频谱分配方案可以在利用现有的频谱资源的情况下，保证数据包的前传过程和排队过程的时延和可靠性。这样，便可以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

并且，进一步的，由于可以同时保证前传过程和排队过程的时延和可靠性，因此，可以实现端到端数据传输过程的全局优化，从而，减少数据传输过程中所利用的频谱资源，以降低通信成本。

下面，对本发明实施例提供的一种频谱分配方法进行具体说明。

图2为本发明实施例提供的一种频谱分配方法的流程示意图。如图2所示，该频谱分配方法可以包括如下步骤：

S201：当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；

其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与基站之间的无线链路，后传信道为：基站与预设的远端数据中心之间的无线链路。

在本发明实施例中，各个数据采集设备与基站之间的无线链路，以及基站与远端数据中心之间的无线链路始终存在，即各个数据采集设备的前传信道和基站的后传信道始终存在，并且，在预设的信道相关时间内，后传信道的第二瞬时信道增益和各个前传信道的第一瞬时信道增益保持不变。

其中，由于上述信道相关时间不小于预设的时隙的时长，因此，可以理解的，在每个时隙内，后传信道的第二瞬时信道增益和各个前传信道的第一瞬时信道增益保持不变。

当进入到每个时隙时，控制设备便可以获取到当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益。

其中，控制设备可以通过多种方式获取上述第二瞬时信道增益、各个数量、各个第一瞬时信道增益。对此，本发明实施例不做具体限定。

例如，控制设备可以使用导频信道测量等方法获取上述第二瞬时信道增益、各个数量、各个第一瞬时信道增益。

需要说明的是，上述每一数据采集设备的前传信道的传输速率与该第一数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益以及为该第一数据采集设备的前传信道分配的频谱相关；且，基站的后传信道的传输速率与第二瞬时信道增益以及为基站的后传信道分配的频谱相关。

其中，采用准静态信道与香农公式，可以得到每一数据采集设备的前传信道的传输速率和基站的后传信道的传输速率如下所示：

其中，

为第n个数据采集设备的前传信道的传输速率，B_n为第n个数据采集设备的前传信道的频谱，u为预设常数，α_n为第n个数据采集设备的前传信道的平均信道增益，P_U为第n个数据采集设备的数据发送功率，g_n为第n个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益，N₀为加性高斯白噪声的功率谱密度，n∈Ω，

K为各个数据采集设备的总数量；

为第n个数据采集设备的待传输数据包的数量，K为各个数据采集设备的总数量。

s^D(t)为基站的后传信道的传输速率，B_D为基站的后传信道的频谱，α_D为基站的后传信道的平均信道增益，P_D为基站的数据发送功率，g_D为第二瞬时信道增益。

需要说明的是，每个时隙的时长可以分为两个部分。其中，第一时长部分用于获取上述各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益的时长，第二时长部分用于上述各个数据采集设备向基站发送待传输数据包。

基于此，上述步骤S101即可以理解为：当进入每个预设的时隙时，在该时隙初始的极端时间内，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益。其中，该时隙初始的极端时间即为该时隙的第一时长部分。

S202：基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定当前时隙内的目标频谱分配方案；

其中，目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对基站的后传信道的频谱分配方案。

在获取到上述各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益后，控制设备便可以基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定当前时隙内，为每一数据采集设备的前传信道分配的频谱，以及为基站的后传信道分配的频谱，从而，得到目标频谱分配方案。

也就是说，所得到的目标频谱分配方案可以包括针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对基站的后传信道的频谱分配方案。

为了便于行文清晰，后续将会对上述步骤S202进行举例说明。

S203：控制基站按照目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道分配频谱，以使基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向远端数据中心发送所获取到的数据包。

在得到上述目标频谱分配方案后，控制设备便可以控制基站为每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道分配频谱。这样，每一数据采集设备便可以利用所分配的频谱向基站发送自身的待传输数据包，进而，基站在得到上述待传输数据包时，便可以将这些数据包发送至自身所维持的数据包缓存队列，从而，在待传输数据包移动至数据包缓存队列的首位时，利用所分配的频谱向远端数据中心发送该首位的待传输数据包。

可选的，一种具体实现方式中，上述前传过程约束可以包括：前传时延约束和前传不可靠性约束；其中，前传时延约束为：当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据在预设时间内传输到基站，前传不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在预设时间内传输到基站的失败概率；

排队过程约束包括：排队时延约束和排队不可靠性约束；其中，排队时延约束为：各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时间的预设最大值；排队不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值的超时概率。

其中，前传时延约束可以用预设时间

表示，则当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据需要在时长

内传输到基站；

可选的，一种具体实现方式中，上述前传时延约束可以为：

其中，

为预设时间，

为第n个数据采集设备的待传输数据包的数量，B_n为第n个数据采集设备的前传信道的频谱，u为预设常数，α_n为第n个数据采集设备的前传信道的平均信道增益，P_U为第n个数据采集设备的数据发送功率，g_n为第n个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益，N₀为加性高斯白噪声的功率谱密度，n∈Ω，

K为各个数据采集设备的总数量；

需要说明的是，B_n可以理解为：所需确定的目标频谱分配方案中，为第n个数据采集设备的前传信道分配的频谱。

进一步的，本具体实现方式的一种实施例中，上述

可以与当前时隙的时长T_f相等，则在本实施例中，上述前传时延约束可以为：

其中，T_f为当前时隙的时长。

其中，前传不可靠性约束可以用失败概率

表示，则当前时隙内，第n个数据采集设备因为信道瞬时增益不足等原因导致的待传输数据无法在上述预设时间

内全部传输到基站的概率为

也就是说，前传不可靠性约束可以标识：当前时隙内，第n个数据采集设备因为信道瞬时增益不足等原因导致的待传输数据无法在前传时延约束内传输到基站的概率。

其中，可选的，一种具体实现方式中，上述前传不可靠性约束可以为：

其中，

为第n个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内全部传输到基站的失败概率，g_{n_min}为使得各个数据采集设备的待传输数据传输到基站所需的最小瞬时信道增益，f_g(x)为各个第一瞬时信道增益的概率密度函数，T_f为当前时隙的时长，N_t为基站所配备的天线的数量，

表示用

定义

对于上述g_{n_min}而言，为了保证各个数据采集设备的待传输数据能够在预设时间内能够全部成功传输到基站，那么，所获取的各个第一瞬时信道增益中的最小值应该不小于g_{n_min}。

其中，排队时延约束可以用最大等待时间

表示，则各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的最大等待时间为

排队不可靠性约束可以用超时概率ε^q表示，即各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值的超时概率为ε^q。

其中，结合基站有效带宽E^B的定义，可以通过如下公式定量表示

和ε^q。

其中，E^B为基站有效带宽，

为预设最大值，ε^q为超时概率，λ为各个数据采集设备所服从的泊松分布的参数，B_D为基站的后传信道的频谱，α_D为基站的后传信道的平均信道增益，P_D为基站的数据发送功率，g_D为第二瞬时信道增益。

可选的，一种具体实现方式中，上述E^B可以与上述s^D(t)相等，则上述排队时延约束和排队不可靠约束可以为：

其中，

为预设最大值，ε^q为超时概率，λ为各个数据采集设备所服从的泊松分布的参数，B_D为基站的后传信道的频谱，α_D为基站的后传信道的平均信道增益，P_D为基站的数据发送功率，g_D为第二瞬时信道增益。

也就是说，在本具体实现方式中，可以通过上述公式定量表示上述排队时延约束和排队不可靠约束的约束关系。

其中，需要说明的是，B_D可以理解为：所需确定的目标频谱分配方案中，为基站的后传信道分配的频谱。

此外，可以理解的，在端对端数据传输过程中，为了保证数据传输的可靠性，需要使得出现各类传输问题的概率应当不大于一定的概率值，例如，各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值、各个数据采集设备的待传输数据传输到基站的失败。

基于此，可选的，一种具体实现方式中，上述

和ε^q可以满足如下公式：

其中，ε_max为预设的最大不可靠性约束，即对于每一数据采集设备而言，在端对端的数据传输过程中，出现待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值以及待传输数据传输无法在预设时间内全部传输到基站的概率不大于上述最大不可靠性约束ε_max。

基于上述对前传过程约束和排队过程约束的说明，则可选的，一种具体实现方式中，上述步骤S202基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定当前时隙内的目标频谱分配方案，可以包括如下步骤11：

步骤11：利用预设的频谱分配方程和第一约束条件公式，确定当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述频谱分配公式为：

所述第一约束条件公式为：

其中，W_c为信道相干带宽，ε_max为预设的最大不可靠性约束。

其中，上述第一约束条件公式中的各个公式可以作为利用上述频谱分配方程，确定当前时隙内的目标频谱分配方案时，所确定的目标频谱分配方案所需满足的各个约束条件。

具体的：

0≤B_n≤W_c,n∈Ω作为约束条件C1，表示：目标频谱分配方案中，为各个数据采集设备的前传信道分配的频谱的带宽不大于信道相干带宽；

作为约束条件C2，表示：目标频谱分配方案中，基站的后传信道的信道速率s^D(t)等于基站有效带宽E^B；

n∈Ω作为约束条件C3，表示：对于每一数据采集设备而言，在端对端的数据传输过程中，出现待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值以及待传输数据无法在预设时间内全部传输到基站的概率不大于上述最大不可靠性约束ε_max；

n∈Ω作为约束条件C4，表示：各个数据采集设备的前传过程应在当前时隙内完成，即各个数据采集设备应在当前时隙内将自身的待传输数据发送至基站；

n∈Ω作为约束条件C5，表示：前传不可靠性约束不大于上述最大不可靠性约束ε_max，即第n个数据采集设备的待传输数据传输到基站的失败概不大于预设的最大不可靠性约束ε_max；

0<ε^q≤ε_max作为约束条件C6，表示：排队不可靠性约束不大于上述最大不可靠性约束ε_max，即各个数据采集设备的待传输数据在基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过预设最大值的超时概率ε^q不大于预设的最大不可靠性约束ε_max；

B_n＝0,

作为约束条件C7，表示：不存在未被分配频谱的，且向基站发送待传输数据包的数据采集设备。

可选的，一种具体实现方式中，上述步骤11，利用预设的频谱分配方程和第一约束条件公式，确定当前时隙内的目标频谱分配方案，可以包括如下步骤：

步骤111：根据所述第一约束条件公式，确定所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱的第一数据关系以及所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱的第二数据关系；

其中，可选的，一种具体实现方式中，上述第一数据关系包括：所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱在第一定义域内互为单调减函数，以及各个数据采集设备的前传信道的频谱对所述前传不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零；

上述第二数据关系包括：所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱在第二定义域内互为单调减函数，以及所述基站的后传信道的频谱对所述排队不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零。

也就是说，在上述步骤11中，可以根据上述第一约束条件公式中的约束条件C2和约束条件C4，即根据前传不可靠性约束和排队不可靠性约束，并结合基站所维持的数据包缓存队列的模型，推到得到上述第一数据关系和第二数据关系所表达的三条数学性质。其中，该三条数学性质可以包括：

性质一：所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱在第一定义域内互为单调减函数；

性质二：所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱在第二定义域内互为单调减函数；

性质三：各个数据采集设备的前传信道的频谱对所述前传不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零，以及所述基站的后传信道的频谱对所述排队不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零。

步骤112：根据所述第一数据关系和所述第二数据关系，对所述频谱分配方程进行变量替换，得到等价分配方程，并确定所述等价分配方程的第二约束条件公式；

在得到上述第一数据关系和所述第二数据关系后，便可以对上述频谱分配方程进行变量替换，从而，得到与上述频谱分配方程等价的等价分配方程，并确定等价分配方程的第二约束条件公式。

其中，可选的，一种具体实现方式中，上述等价分配方程可以为：

在上述等价分配方程中，将B_n+B_D的求和范围限制在集合Ω中，从而，可以控制基站仅为需要发送待传输数据包的数据采集设备分配频谱。

需要说明的是，在本具体实现方式中，等价分配方程的变量为：前传不可靠性和过程不可靠性，而上述频谱分配方程的变量为：各个数据采集设备的前传信道的频谱和基站的后传信道的频谱。

也就是说，在本具体实现方式中，结合上述所得到的三条数学性质中的性质一和性质二，在得到上述等价分配方程时，可以将各个方程中的变量由频谱替换为比可靠性。

相应的，在本具体实现方式中，上述第二约束条件公式可以为：

其中，B_inf为所述第一约束条件公式中

n∈Ω的解集下界，

为B_inf对应的前传过程不可靠性，

为W_c对应的前传过程不可靠性。

其中，上述第二约束条件公式中的各个公式可以作为利用上述等价分配方程，确定当前时隙内的目标频谱分配方案时，所确定的目标频谱分配方案所需满足的各个约束条件。

需要说明的是，上述第二约束条件公式中，

n∈Ω为上述第一约束条件公式中的约束条件C5；0<ε^q≤ε_max为上述第一约束条件公式中的约束条件C6。

进一步的，上述第二约束条件公式中

n∈Ω可以作为约束条件8，表示：将上述第一约束条件公式中，约束条件C1和C4的变量由频谱替换为不可靠性，并与约束条件C3合并后得到的约束。

也就是说，在本具体实现方式中，结合上述所得到的三条数学性质中的性质一和性质二，在得到上述第二约束条件公式时，可以将上述第一约束条件公式方程中的约束条件C1和C4的变量由频谱替换为不可靠性。

此外，进一步的，结合上述所得到的三条数学性质中的性质三，可以表明上述所得到的等价分配方程可以视为一个有约束的凸优化问题。

步骤113：根据所述第二约束条件公式，解析所述等价分配方程，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

在得到上述等价分配方程和第二约束条件公式后，便可以根据第二约束条件公式，解析上述等价分配方程，从而，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

其中，可选的，一种具体实现方式中，上述步骤113可以包括如下步骤：

步骤1131：利用所述第二约束条件公式、对数障碍函数和所述等价分配方程，确定无约束条件的目标分配方程；

在得到上述第二约束条件公式和上述等价分配方程后，由于上述等价分配方程可以视为一个有约束的凸优化问题，则可以利用对数障碍函数将该有约束的凸优化问题转换为一个无约束的凸优化问题，即利用利用所述第二约束条件公式和对数障碍函数，对上述等价分配方程进行处理，得到无约束条件的目标分配方程。

其中，可选的，一种具体实现方式中，上述对数障碍函数为：

其中，v>0，I(x)的定义域为x<0，并且，当x<-1时，I(x)缓慢地向负无穷增大，当x>-1时，I(x)大于零且在从负向趋近于x＝0处的时候向正无穷发生剧烈的跳变，而跳变的剧烈程度和函数整体形态趋近于x轴的程度受控于参数v的取值。

相应的，在本具体实现方式中，目标分配方程为：

也就是说，在本具体实现方式中，可以将第二预设条件公式中的各个公式变形为不大于零的形式，从而，调用对数障碍函数，将变形后的第二预设条件公式中的各个公式作为对数障碍函数的参数，得到变形后的对数障碍函数，并将变形后的对数障碍函数与等价分配函数相加，从而，得到上述目标分配函数。其中，该目标分配函数可以视为一个无约束的凸优化问题。

步骤1132：基于梯度下降算法，对所述目标分配方程进行解析，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

在得到上述目标分配方程后，便可以基于梯度下降算法，对所述目标分配方程进行解析，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

其中，可以设定对数障碍函数的结果精度为τ，且梯度下降算法的结果精度为η；则在解析上述目标分配方程时，可以首先将对数障碍函数的参数设定为1，利用梯度下降算法求取满足结果精度η的结果；其次将对数障碍函数参数设定为

利用梯度下降算法求取满足结果精度η的结果，从而计算得出上述目标频谱分配方案。

其中，m为上述第二约束条件公式中所包括的公式的个数。

可选的，一种具体实现方式中，上述梯度下降算法可以为：

求取无约束凸优化问题目标函数负梯度作为下降方向，采用回溯直线搜索方法确定每次下降步长，迭代下降至负梯度方向步长小于等于上述结果精度η时，停止。

相应于上述本发明实施例提供的一种频谱分配方法，本发明实施例提供了一种频谱分配装置。

图3为本发明实施例提供的一种频谱分配装置的结构示意图。如图3所示，该频谱分配装置可以包括：

信息获取模块310，用于当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

方案确定模块320，用于基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案。

频谱分配模块330，用于控制所述基站按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述预设数据中心发送所获取到的数据包。

以上可见，应用本发明实施例提供的方案，在数据传输过程时，可以首先预设各个数据采集设备每次发起数据传输的时隙，从而，在进入每个时隙时，便可以获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益。进而，便可以基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定目标频谱分配方案。这样，在确定出上述目标频谱分配方案中，便可以控制基站按照所述该目标频谱分配方案，将现有的频谱资源分配给每一数据采集设备的前传信道和基站的后传信道，以使基站可以获取每一数据采集设备的待传输数据包并向预设的远端数据中心发送所获取到的数据包，从而，完成该时隙内的数据传输。

其中，由于在确定上述目标频谱分配方案时，利用了预设的前传过程约束，因此，可以保证数据包前传过程中的时延和可靠性，即可以保证各个数据采集设备与基站之间的无线链路的时延和可靠性。并且，由于为基站的后传信道分配的频谱可以影响该后传信道的容量，从而，可以进一步影响数据包在基站的数据包缓存队列中的时延和可靠性，因此，在确定上述目标频谱分配方案时，还进一步利用了预设的排队过程约束，从而，可以保证数据包排队过程中的时延和可靠性，即可以保证基站与预设的远端数据中心之间的无线链路的基站与预设的远端数据中心之间的无线链路。

基于此，由于前传过程和排队过程的时延和可靠性均可以得到保证，从而，所得到的目标频谱分配方案可以在利用现有的频谱资源的情况下，保证数据包的前传过程和排队过程的时延和可靠性。这样，便可以利用现有的数据传输网络中的频谱资源实现URLLC场景所要求的高可靠和低时延。

并且，进一步的，由于可以同时保证前传过程和排队过程的时延和可靠性，因此，可以实现端到端数据传输过程的全局优化，从而，减少数据传输过程中所利用的频谱资源，以降低通信成本。

可选的，一种具体实现方式中，所述前传过程约束包括：前传时延约束和前传不可靠性约束；其中，所述前传时延约束为：所述当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据在预设时间内传输到所述基站，所述前传不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内传输到所述基站的失败概率；所述排队过程约束包括：排队时延约束和排队不可靠性约束；其中，所述排队时延约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时间的预设最大值；所述排队不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过所述预设最大值的超时概率。

可选的，一种具体实现方式中，所述前传时延约束为：

其中，

为所述预设时间，

为第n个数据采集设备的待传输数据包的数量，B_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的频谱，u为预设常数，α_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的平均信道增益，P_U为所述第n个数据采集设备的数据发送功率，g_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益，N₀为加性高斯白噪声的功率谱密度，n∈Ω，

K为各个数据采集设备的总数量；

所述前传不可靠性约束为：

其中，

为所述第n个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内传输到所述基站的失败概率，g_{n_min}为使得各个数据采集设备的待传输数据传输到所述基站所需的最小瞬时信道增益，f_g(x)为各个第一瞬时信道增益的概率密度函数，T_f为所述当前时隙的时长，N_t为所述基站所配备的天线的数量，

表示用

定义

所述排队时延约束和所述排队不可靠约束的约束关系为：

其中，

为所述预设最大值，ε^q为所述超时概率，λ为各个数据采集设备所服从的泊松分布的参数，B_D为所述基站的后传信道的频谱，α_D为所述基站的后传信道的平均信道增益，P_D为所述基站的数据发送功率，g_D为所述第二瞬时信道增益。

可选的，一种具体实现方式中，所述方案确定模块320包括：

方案确定子模块，用于利用预设的频谱分配方程和第一约束条件公式，确定当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述频谱分配公式为：

所述第一约束条件公式为：

其中，W_c为信道相干带宽，ε_max为预设的最大不可靠性约束。

可选的，一种具体实现方式中，所述方案确定子模块包括：

关系确定单元，用于根据所述第一约束条件公式，确定所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱的第一数据关系以及所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱的第二数据关系；

变量替换单元，用于根据所述第一数据关系和所述第二数据关系，对所述频谱分配方程进行变量替换，得到等价分配方程，并确定所述等价分配方程的第二约束条件公式；

方案确定单元，用于根据所述第二约束条件公式，解析所述等价分配方程，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

可选的，一种具体实现方式中，所述方案确定单元具体用于：

利用所述第二约束条件公式、对数障碍函数和所述等价分配方程，确定无约束条件的目标分配方程；

基于梯度下降算法，对所述目标分配方程进行解析，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

可选的，一种具体实现方式中，所述第一数据关系包括：所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱在第一定义域内互为单调减函数，以及各个数据采集设备的前传信道的频谱对所述前传不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零；所述第二数据关系包括：所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱在第二定义域内互为单调减函数，以及所述基站的后传信道的频谱对所述排队不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零。

可选的，一种具体实现方式中，所述等价分配方程为：

所述第二约束条件公式为：

其中，B_inf为所述第一约束条件公式中

n∈Ω的解集下界，

为B_inf对应的前传过程不可靠性，

为W_c对应的前传过程不可靠性；

所述对数障碍函数为：

所述目标分配方程为：

相应于上述本发明实施例提供的一种频谱分配方案，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，包括处理器401、通信接口402、存储器403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信，

存储器403，用于存放计算机程序；

处理器401，用于执行存储器403上所存放的程序时，实现上述本发明实施例提供的任一频谱分配方法的步骤。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述本发明实施例提供的任一频谱分配方法的步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述本发明实施例提供的任一频谱分配方法的步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例、电子设备实施例、计算机可读存储介质实施例和计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种频谱分配方法，其特征在于，所述方法包括：

当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述前传过程约束包括：前传时延约束和前传不可靠性约束；其中，所述前传时延约束为：所述当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据在预设时间内传输到所述基站，所述前传不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内传输到所述基站的失败概率；

所述排队过程约束包括：排队时延约束和排队不可靠性约束；其中，所述排队时延约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时间的预设最大值；所述排队不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过所述预设最大值的超时概率；

所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案；

控制所述基站按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述远端数据中心发送所获取到的数据包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述前传时延约束为：

其中，

为所述预设时间，

为第n个数据采集设备的待传输数据包的数量，B_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的频谱，u为预设常数，α_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的平均信道增益，P_U为所述第n个数据采集设备的数据发送功率，g_n为所述第n个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益，N₀为加性高斯白噪声的功率谱密度，n∈Ω，

K为各个数据采集设备的总数量；

所述前传不可靠性约束为：

其中，

为所述第n个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内传输到所述基站的失败概率，g_{n_min}为使得各个数据采集设备的待传输数据传输到所述基站所需的最小瞬时信道增益，f_g(x)为各个第一瞬时信道增益的概率密度函数，T_f为所述当前时隙的时长，N_t为所述基站所配备的天线的数量，

表示用

定义

所述排队时延约束和所述排队不可靠约束的约束关系为：

其中，

为所述预设最大值，ε^q为所述超时概率，λ为各个数据采集设备所服从的泊松分布的参数，B_D为所述基站的后传信道的频谱，α_D为所述基站的后传信道的平均信道增益，P_D为所述基站的数据发送功率，g_D为所述第二瞬时信道增益。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案的步骤，包括：

利用预设的频谱分配方程和第一约束条件公式，确定当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述频谱分配公式为：

P1:

所述第一约束条件公式为：

其中，W_c为信道相干带宽，ε_max为预设的最大不可靠性约束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设的频谱分配方程和第一约束条件公式，确定当前时隙内的目标频谱分配方案的步骤，包括：

根据所述第一约束条件公式，确定所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱的第一数据关系以及所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱的第二数据关系；

根据所述第一数据关系和所述第二数据关系，对所述频谱分配方程进行变量替换，得到等价分配方程，并确定所述等价分配方程的第二约束条件公式；

根据所述第二约束条件公式，解析所述等价分配方程，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二约束条件公式，解析所述等价分配方程，得到当前时隙内的目标频谱分配方案的步骤，包括：

利用所述第二约束条件公式、对数障碍函数和所述等价分配方程，确定无约束条件的目标分配方程；

基于梯度下降算法，对所述目标分配方程进行解析，得到当前时隙内的目标频谱分配方案。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述第一数据关系包括：所述前传不可靠性约束与各个数据采集设备的前传信道的频谱在第一定义域内互为单调减函数，以及各个数据采集设备的前传信道的频谱对所述前传不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零；

所述第二数据关系包括：所述排队不可靠性约束与所述基站的后传信道的频谱在第二定义域内互为单调减函数，以及所述基站的后传信道的频谱对所述排队不可靠性约束的二阶导数在所述第一定义域内大于零。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述等价分配方程为：

P2:

所述第二约束条件公式为：

其中，B_inf为所述第一约束条件公式中

的解集下界，

为B_inf对应的前传过程不可靠性，

为W_c对应的前传过程不可靠性；

对数障碍函数为：

其中，v为大于0的参数；

所述目标分配方程为：

P3:

8.一种频谱分配装置，其特征在于，所述装置包括：

信息获取模块，用于当进入每个预设的时隙时，获取当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据包的数量、各个数据采集设备的前传信道的第一瞬时信道增益和基站的后传信道的第二瞬时信道增益；其中，每个数据采集设备的前传信道为：该数据采集设备与所述基站之间的无线链路，所述后传信道为：所述基站与预设的远端数据中心之间的无线链路；

方案确定模块，用于基于所获取的各个数量、各个第一瞬时信道增益、所述第二瞬时信道增益、预设的前传过程约束和预设的排队过程约束，确定所述当前时隙内的目标频谱分配方案；其中，所述前传过程约束包括：前传时延约束和前传不可靠性约束；其中，所述前传时延约束为：所述当前时隙内，各个数据采集设备的待传输数据在预设时间内传输到所述基站，所述前传不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述预设时间内传输到所述基站的失败概率；

所述排队过程约束包括：排队时延约束和排队不可靠性约束；其中，所述排队时延约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时间的预设最大值；所述排队不可靠性约束为：各个数据采集设备的待传输数据在所述基站的数据包缓存队列中的等待时长的超过所述预设最大值的超时概率；

所述目标频谱分配方案包括：针对每一数据采集设备的前传信道的频谱分配方案和针对所述基站的后传信道的频谱分配方案；

频谱分配模块，用于控制所述基站按照所述目标频谱分配方案，为每一数据采集设备的前传信道和所述基站的后传信道分配频谱，以使所述基站获取每一数据采集设备的待传输数据包并向所述预设数据中心发送所获取到的数据包。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

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